91第1章 电力电子器件习题
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91第1章 电力电子器件习题
一、问答题；1-1、普通晶闸管内部有几个PN结，外部有三个电；答：有3个PN结，它们是阳极A、阴极K、门极G；1-2、只有当阳极电流小于什么电流时，晶闸管才会；答：维持电流；1-3、当温度降低时，晶闸管的触发电流、正反向漏；1-4、请标出电力晶体管、可关断晶闸管、功率场效；并说明哪些是电压控制型的，哪些是电流控制型的？；答：GTR、GTO、P-MOSFET、
一、问答题1-1、普通晶闸管内部有几个PN结，外部有三个电极，分别是哪三个极？答：有3个PN结，它们是阳极A、阴极K、门极G。1-2、只有当阳极电流小于什么电流时，晶闸管才会由导通转为截止？答：维持电流。1-3、当温度降低时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流怎么变化；当温度升高时，它们又怎么变化？
答：增加、下降；下降、增加。1-4、请标出电力晶体管、可关断晶闸管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管的英文大写简称，并说明哪些是电压控制型的，哪些是电流控制型的？答：GTR、GTO、P-MOSFET、IGBT。MOSFET和IGBT是电压控制的，GTR、GTO是电流控制的 1-5、晶闸管对触发脉冲的要求是什么？。答：要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高、触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。去掉触发脉冲脉冲，晶闸管又会关断。 1-6、晶闸管在触发开通过程中，答：掣住电流1-7、常用的具有自关断能力的电力电子元件有哪几种。并写出它们的电气符号。答：GTO；GTR；MOSFET；IGBT； 1-8、晶闸管的导通条件是什么?
导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阴极间施加正向电压，并在门极和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UA决定。1-9、温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流IH会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。1-10、请简述晶闸管的关断时间定义。答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。即tq=trr+tgr。1-11、晶闸管的关断条件是什么？如何实现？晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流IA减小，IA下降到维持电流IH以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压UA决定。1-12、维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断要求晶闸管的电流下降到维持电流以下，通常加一定时间的反压。1-13、试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。1-14、请简述光控晶闸管的有关特征。答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。主要用于高压大功率场合。1-15、双向晶闸管有哪几种触发方式？用得最多的有哪两种？答：（1）I+ 触发：T1接正电压，T2接负；门极G接正，T2接负。（2）I- 触发：T1接正，T2接负；门极G为负，T2 接正。（3）Ⅲ+ 触发T1接负，T2接正，门极G接正，T2接负。（4）Ⅲ- 触发T1接负，T2接正；门极G接负，T2接正。
用得最多的是：I+、Ⅲ-。1-16、GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能?答：GTO和普通晶阐管同为PNPN结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益α1和α2，由普通晶阐管的分析可得，α1+α2=1是器件临界导通的条件。α1+α2＞1两个等效晶体管过饱和而导通；α1+α2＜1不能维持饱和导通而关断。GTO之所以能够自行关断而普通晶闸管不能，是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：1）GTO在设计时α2较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断；2）GTO导通时α1+α2更接近于l，普通晶闸管α1+α2≥1.15，而GTO则为α1+α2≈1.05，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；3）多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。1-17、如何防止P-MOSFET因静电感应应起的损坏?答：P-MOSFET的栅极绝缘层很薄弱，容易被击穿而损坏。它的输入电容是低泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过±20的击穿电压，所以为防止MOSFET因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点：①一般在不用时将其三个电极短接；②装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地； ③电路中,栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高；④漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。1-18、IGBT、GTR、GTO和P-MOSFET的驱动电路各有什么特点?答：IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。GTR驱动电路的特点是:驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗；关断时；驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流；并加反偏截止电压；以加速关断速度。GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 1-19、全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么?试分析RCD缓冲电路中各元件的作用。答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内部过电压du/dt或过电流di/dt, 减小器件的开关损耗。RCD缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。1-20、试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。答：对IGBT、GTR、GTO和P-MOSFET的优缺点比较如下表： 器件IGBTGTRGTO 优点 开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。 耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低。 缺点 开关速度低于P-MOSFET，电压、电流容量不及GTO。P-MOSFET 开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题。 电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流电压、电流容量大，适用于大功率场合，大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，具有电导调制效应，其通流能力很强。开关频率低。 开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超所需驱动功率小且驱动电路简单，工作过10kW的电力电子装置。 频率高，不存在二次击穿问题。1-21、在SCR、GTR、IGBT、GTO、P-MOSFET、IGCT及MCT器件中，哪些器件可以承受反向电压？哪些可以用作静态交流开关？答：SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT都可承受反向电压。SCR可以用作静态开关。1-22、试述MOS控制晶闸管MCT的特点和使用范围。答：MCT具有高电压，大电流，高载流密度，低通态压的特点，其通态压降只有GTR的1/3左右，硅片的单位面积连续电流密度在各种器件中是最高的，另外，MCT可承受极高的di/dt和du/dt。使得其保护电路简化，MCT的开关速度超过GTR，且开关损耗也小。二、计算题1-1、型号为KP100-3，维持电流IH=4mA的晶闸管，使用在图题1-3所示电路中是否合理，为什么?（暂不考虑电压、电流裕量） 图题1-1答：（1）因为IA=100V=2mA&IH，所以不合理。 50KΩ200V（2）因为IA==20A, KP100的电流额定值为100Ａ，裕量达５倍，太大了。 10Ω150V（3）因为IA==150A，大于额定值，所以不合理。 1Ω1-2、图题1-2中实线部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为Im，试计算各图的电流平均值、电流有效值和波形系数。 图题1-2解：图（1）IT(AV)=1πIm；IT=ωωsin()Itdt=∫0mπ2π∫0Imsinωtd(ωt)=π3ITIm1π2ωωItdt=(sin)()；K==1.57 f∫0mIT(AV)2π22∫0(Imsinωt)d(ωt)=图（2）IT(AV)=1π2Imπ1πIT=1ππII；Kf=T=1.11 IT(AV)2图（3）IT(AV)=π∫πImsinωtd(ωt)=31π132Im；TT=+Im≈0.63Im； ∫π(Imsinωt)d(ωt)=2π38ππ3Kf=ITIT(AV)=1.26。图（4）IT(AV)=1π31π12Itdt=Isinω(ω)T=(Isint)d(t)=+Im≈0.52Im ωω；∫πm∫πmmT2π34π2π366πKf=ITIT(AV)=1.78。1πIm4；IT=()ω=Idt=∫m2π081πIm；IT==∫02Imd(ωt)=2π4图（5）IT(AV)ITI1π24==2.83。 K；Idt=()ω∫mfI2π022T(AV)ITI1π22==2。 K；Idt=ω()∫0mfIT(AV)2π2图（6）IT(AV)1-3、上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流100A的晶闸管允许流过的平均电流分别是多少? 解：（1）图波形系数为1.57，则有：1.57×IT(AV)=1.57×100A ，IT(AV)
= 100 A（2）图波形系数为1.11，则有：1.11×IT(AV)=1.57×100A，IT(AV)=141.4A（3）图波形系数为1.26，则有：1.26×IT(AV)=1.57×100A，IT(AV)=124.6A（4）图波形系数为1.78，则有：1.78×IT(AV)=1.57×100A，IT(AV)=88.2A（5）图波形系数为2.83，则有：2.83×IT(AV)=1.57×100A，IT(AV)=55.5A（6）图波形系数为2，则有：2×IT(AV)=1.57×100A，IT(AV)=78.5A。1-4、某晶闸管型号规格为KP200-8D，试问型号规格代表什么意义?解：KP代表普通型晶闸管，200代表其晶闸管的额定电流为200A，8代表晶闸管的正反向峰值电压为800V，D代表通态平均压降为0.6V&UT&0.7V。1-5、如图题1-5所示，试画出负载Rd上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。 图题1-5解：其波形如下图所示：包含各类专业文献、生活休闲娱乐、中学教育、行业资料、高等教育、专业论文、幼儿教育、小学教育、应用写作文书、91第1章 电力电子器件习题等内容。　
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《电力电子技术》浣喜明、姚为正等 课后习题答案【免费下载】 高等教育出版社.pdf
答案科目： 电力电子技术
答案对应教程作者：浣喜明、姚为正
答案对应教程出版社：高等教育出版社
第 2 章& 思考题与习题
2.1晶闸管的导通条件是什么?& 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?
答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加
正向触发电压和电流（或脉冲） 。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UA决定。
2.2晶闸管的关断条件是什么?& 如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小
由什么决定
&晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小
由什么决定?
答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电
压反向使阳极电流IA减小，IA下降到维持电流IH以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。
进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压UA决定。
2.3 温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反
向击穿电压如何变化？
温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反
向击穿电压如何变化？
答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增
大，维持电流IH会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。
2.4 晶闸管的非正常导通方式有哪几种？
答：非正常导通方式有：(1) Ig=0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率
du/dt过高；(3) 结温过高。
2.5 请简述晶闸管的关断时间定义。
答： 晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时
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晶闸管的导通条件是什么？
提问者采纳
晶闸管的工作条件：
1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
导通条件请见第2点
闸管导通的条件是阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。
使导通了的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至一个小的数值，即维持电流IH一下。其方法有二：
1、减小正向阳极电压至一个数值一下，或加反向阳极电压。
2、增加负载回路中的电阻。
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